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Folleto de divulgación: “El desarrollo del pez cebra”

Autores: Alicia Soza, Andrea Etchartea, Gabriela del Puerto, Isabella Benvenuto, Liliana Molfese, Mónica González Lario, Verónica Gargiulo, Zully Bornia, Daniel Rodríguez-Ithurralde[1]

Producto del Taller “El Desarrollo del Pez Cebra”, Curso-Taller de Postgrado apoyado por Prociencia, que tuvo lugar en el Laboratorio de Neurociencia Molecular, Farmacología y Toxicología del Desarrollo del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE).

 

PRESENTACIÓN 

El estudio del desarrollo embrionario de vertebrados nos ofrece importantes indicios de cómo se va generando la organización anatómica y funcional del ser adulto. Muchas veces nos permite, además, explicar cómo se producen algunas enfermedades o malforma-ciones.

 

¿POR QUÉ EL PEZ CEBRA?

 El pez cebra (Danio rerio), banderita o zebrafish (ZF) es muy utilizado en investigación básica y aplicada, debido a que, entre muchas otras virtudes, sus embriones son transparentes y se desarrollan fuera del cuerpo de la madre, permitiendo seguir en el estereomicroscopio, las transformaciones morfológicas y funcionales que ocurren en su cuerpo desde el  primer  minuto postfecundación.

La figura muestra, de izquierda a derecha y de arriba a abajo: embriones de 8 células (1.25 h); blástula; gastrulación con 50% de epibolia; embrión (E) de un  día post-fecundación (dpf); E de dos días; E de tres días; E de tres días recién eclosionado; adulto; participantes observando preparados de ZF en el microscopio confocal  del  IIBCE; cabeza de larva de ZF (13 dpf) sin seccionar e incubada con  anticuerpos (3A10) aplicando una técnica   inmuno-histoquímica  que pone en evidencia (de color rojo) las fibras y células nerviosas.
(*) Algunas de las fotografías del desarrollo del pez cebra que se muestran en esta página y en la presentación (portada) de este sitio web, fueron realizadar en la Wanderblitt University

PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

 Se emplearon los distintos aumentos de un estereomicroscopio para observar y describir las características morfológicas y fisiológicas normales de huevos, embriones y larvas vivas (en 3-D) y ver la respuesta a distintos estímulos (luz, temperatura, fármacos, etc.) en función del tiempo (4-D). Se reconocieron los distintos estadíos evolutivos, y se compararon con una tabla estándar (Kimmel, 1995). Se puso especial atención en la aparición y modificaciones de las placodas ópticas y óticas, a partir de las 24 hpf. Algunos de los ejemplares fueron anestesiados con hidrato de cloral y fijados con paraformaldehído al 4 % y otros fijadores, con el fin de preservar sus tejidos.  El material fue luego sometido a técnicas histológicas que pusieron en evidencia, en forma diferencial, distintos componentes o células del organismo (técnicas de impregnación argéntica, de inmunofluorescencia, etc.) y observado con el microscopio óptico, confocal y/o electrónico de transmisión, de acuerdo a los procedimientos usuales en el IIBCE.

RESULTADOS OBTENIDOS:

I.-  IDENTIFICACIÓN DE  LAS PRINCIPALES ETAPAS DEL DESARROLLO

Desarrollo temprano

El desarrollo se inició con la segmentación (divisiones celulares sucesivas) del huevo fecundado, con un rápido incremento del número de células. Fue seguida por la gastrulación, caracterizada por movimientos morfogenéticos que reorganizan las células primero en dos y luego en tres capas: ectodermo, endodermo y mesodermo, dando origen a los distintos órganos y sistemas del adulto.

Neurulación

Es el proceso que conduce a la formación del tubo neural, que luego dará origen a las distintas regiones del sistema nervioso central. Esta fase no la observamos en preparados.

Embrión somítico

Se caracteriza por la segmentación del mesodermo en bloques llamados somites. A partir de estos somites se formará el esqueleto, músculos y dermis de las distintas regiones del cuerpo. Observamos esta etapa en la cual comienzan a desarrollarse los órganos internos de los distintos aparatos y se produce un importante desarrollo diferencial de distintas regiones del sistema nervioso. Este período se extiende hasta las 24 hpf.

Eclosión

Comprobamos que entre las 48 -72 se rompe la membrana coriónica y se libera la larva al medio circundante. Conservaron aún por unos días cierta cantidad de vitelo, con el cual se nutre los primeros cuatro días.

Período larvario

En este estadío continuó la formación de órganos primarios, los cartílagos de la cabeza y las aletas. Observamos los latidos cardíacos, la circulación sanguínea, los movimientos corporales y diversas respuestas a estímulos mecánicos.

Juvenil

Presentaron la mayoría de las características del adulto, pero en individuos de menor tamaño.

Adulto

Se considera adulto a partir de los tres meses, período en que alcanza la madurez sexual y comienzan a observarse con más claridad las diferencias morfológicas entre macho y hembra (dimorfismo sexual).

 

II.- Desarrollo de los sistemas sensoriales

Luego de  abordar el desarrollo general de estos peces, profundizamos en su relacionamiento con el mundo circundante, usando como modelo a los sistemas sensoriales.

El universo sensorial de los peces es totalmente diferente al nuestro

“Los peces tienen excelentes sentidos de la vista y olfato y un exclusivo sistema de la línea lateral, que con exquisita sensibilidad detecta corrientes de agua y vibraciones proporcionando un tacto a distancia en el agua” (Hickman, 2009). A partir de las primeras 24 hpf observamos con el microscopio estereoscópico, la aparición y desarrollo de las placodas ópticas y óticas, las cuales dan lugar a la formación de los ojos y los oídos, respectivamente.

Una sensibilidad especial para vertebrados acuáticos.

La densidad del agua la hace un excelente conductor de vibraciones. No sorprende que  los organismos acuáticos puedan detectar estas señales mecánicas (vibraciones) por distintas mecanismos de mecano-recepción, que aparecen muy temprano en la historia de los vertebrados y han sido altamente modificados y especializados en los peces (Helfman, 2009).

La mecanorecepción  implica la detección de movimientos del agua donde vive el pez. Los peces tienen dos grandes sistemas mecanosensoriales: el sistema de la línea lateral y el oído interno. Ambos se basan en las células sensoriales pilosas las cuales contienen un penacho de prolongaciones parecidas a cilias en su superficie apical (Hickman, 2009; Kardong, 2006; Helfman, 2009).

Con técnicas inmunohistoquímicas logramos  observar los trayectos neurales correspondientes a la inervación de los canales cefálicos y corporales del sistema de la línea lateral, tal como se ve coloreado de rojo en la figura.

 

CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS

Se realizó la observación, registro y fotografía de embriones,  larvas  y adultos del pez cebra a través de las distintas etapas del desarrollo.

En lo referente al desarrollo de los órganos sensoriales, visualizamos los esbozos de los mismos. La temprana aparición de las placodas óptica y óticas, y su importante  tamaño en relación con otras estructuras, permitió comprender  la importancia de estos órganos para tempranos requerimientos ambientales y para la supervivencia en la etapa larvaria, por ejemplo.

En lo que respecta al sentido de la línea lateral, tan característico de los peces, comprobamos la abundancia en la región cefálica de los receptores sensoriales denominados neuromastos, viendo su distribución en distintos territorios.

En cuanto a las repercusiones de esta instancia semi-presencial, podemos afirmar que permitió un crecimiento en lo disciplinar de los participantes, y la comprobación de la utilidad de la enseñanza basada en la evidencia, en lo pedagógico. Tuvimos la oportunidad de manejar diferentes recursos y hacerlo en grupo. El trabajo en taller permitió desarrollar nuevas estrategias, haciendo del intercambio de ideas y del trabajo conjunto una forma de enriquecimiento profesional.

El éxito de las jornadas nos obliga a plantearnos la necesidad de integrar experiencias como éstas en el desarrollo del currículo.

“Todo el mundo parece estar de acuerdo que para los jóvenes de hoy,

es importante saber algo del mundo de la ciencia y que es tarea de la escuela

garantizar que esto ocurra.”

Guy Claxon

Bibliografía

Claxton, G. (1991). Educar mentes curiosas. Ed. Visor: Madrid.

Helfman, G. (2009). The diversity of fishes. Wiley-Blackwell: London.

Hickman, F. (2009). Principios generales de zoología. 13ª Edición. McGraw-Hill: Barcelona.

Kardong, K. (2006). Vertebrados. 4ª Edición. McGraw-Hill: Barcelona.

Kimmel, Ch. and Ballard, W. (1995). The stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental Dynamics, 203: 253-310.


[1] Dirigir toda correspondencia a Dr. Daniel Rodríguez-Ithurralde, Lab. de Neurociencia Molecular, IIBCE -  Av. Italia 3318, Montevideo – E-mail: drit@iibce.edu.uy – httm://www.iibce.edu.uy/NMOLF/index.html


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